大型发电机组高温高压成型定子温度传感器及其制造方法与流程

本发明涉及温度传感器的制造方法，尤其涉及一种大型发电机组高温高压成型定子温度传感器的制造方法。

背景技术：

目前，国内外大型发电机定子绕组的温度广泛使用铂电阻温度传感器来进行测量，这种铂电阻温度传感器的传统生产工艺为：①外购(或自制)温度元件及绝缘板材。②在绝缘板材上加工凹槽。③将温度元件及导线嵌入槽内。④在绝缘板材上涂胶粘剂，盖上盖板加压粘合。该工艺的不足之处在于：①粘合面不牢固，有微裂纹及气泡，易造成耐压不合格。②在粘合时，由于没有经受高温高压作用，故而其整体性不佳，耐冲击、抗振性较差，运行中的稳定性，可靠性下降，容易产生断路现象。③尺寸不稳定，实际应用时，装配困难。

因此，现有技术有待改进和发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种大型发电机组高温高压成型定子温度传感器。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种大型发电机组高温高压成型定子温度传感器，其中，其包括绝缘的预浸料，设置在所述预浸料中的热电阻元件及与所述热电阻元件连接的导线，所述导线的一端从所述预浸料中伸出，所述预浸料、热电阻元件及导线三者整体一次固化模压成型。

进一步地，所述热电阻元件与所述导线沿所述预浸料的长度方向水平设置，并且所述热电阻元件位于所述预浸料的高度方向的中间位置。

进一步地，所述预浸料固化成型前包括多层层叠设置的预浸层。

进一步地，部分所述预浸层设置有适配于所述热电阻元件的第一开口，部分设置有所述第一开口的所述预浸层设置有适配于所述导线的第二开口， 多个所述第一开口、第二开口的侧壁共同形成适配于所述热电阻和导线的容置空间。

一种大型发电机组高温高压成型定子温度传感器的制造方法，其中，其包括：

步骤A、制作模具：按图纸要求设计并制作出合适的模具；

步骤B、准备预浸料：按图纸要求对半固化的预浸料进行裁切，使裁切后的预浸料大小适配于所述模具；

步骤C、放置热电阻元件及导线：将热电阻元件及导线放置至裁切好的预浸料中的预定位置，再将裁切好的预浸料放入所述模具中；

步骤D、固化成型：将所述模具放置于热压机中加热加压成型，取出所述模具并进行冷却、开模。

进一步地，所述预浸料固化成型前包括多层层叠设置的预浸层；

所述步骤B包括：

步骤B1、根据预成型的温度传感器的尺寸计算出预浸料的裁切尺寸、重量及预浸层的裁切层数；

步骤B2、根据预放入预浸料中的热电阻元件及导线的尺寸，计算出模具需要预留的压缩空间。

进一步地，所述步骤B1还包括：根据预成型的温度传感器的长和宽的尺寸，裁切出与预成型的温度传感器的长度和宽度相等的n层预浸层，在所述n1层预浸层的相同位置裁剪出长度、宽度分别与热电阻元件的长度、宽度相等的第一通孔，在已裁剪好所述第一通孔的n1层预浸层中选出n2层预浸层，并在所述选出的n2层预浸层上裁剪出长度、宽度分别与导线的长度、直径相等的第二通孔；

所述n层预浸层中中间未被裁剪的n-n1层预浸层为第一预浸层、被裁剪后仅仅形成所述第一通孔的n1-n2层预浸层为第二预浸层、被裁剪后同时形成有所述第一通孔及第二通孔的n2层预浸层为第三预浸层。

进一步地，所述步骤B1还包括：

步骤B10、按下式计算出总共需要的预浸层的层数：

n＝t/a

其中，n为总共需要的预浸层的层数，t为预成型的温度传感器的厚度，a 为单层预浸层压缩后的厚度；

步骤B11、按下式计算出所述第二预浸层的层数：

n1＝t1/a

其中，n1为所述第二预浸层的层数，t1预放置的热电阻元件的厚度；

步骤B12、按下式计算出所述第三预浸层的层数：

n2＝d/a

其中，n2为所述第三预浸层的层数，d为预放置的导线的直径d，a为单层预浸层压缩后的厚度。

进一步地，所述步骤D包括：

步骤D1、预热：先对准备好的预浸料进行预热，使预浸料软化并且使预浸料与所述热电阻元件及导线紧密接触；

步骤D2、保温保压：加大压力充分排出预浸料中的空气，使预浸料与所述热电阻元件及导线形成一致密的整体结构；

步骤D3、冷却：取出所述模具，使其快速冷却至50℃以下，再开模取出制成的成品。

进一步地，所述步骤C包括：将(n-n1)/2层的第一预浸层层叠水平放置，再层叠放置(n1-n2)/2层的第二预浸层，再层叠放置n2层的第三预浸层，将热电阻元件及导线放置在第二预浸层与第三预浸层形成的凹槽内，再层叠放置剩余的第二预浸层，最后层叠放置剩余的第一预浸层；将内置有热电阻元件及导线的n层预浸层放置于模具中。

本发明的有益效果是：本发明提供的大型发电机组高温高压成型定子温度传感器，预浸料、热电阻元件及导线为一次固化模压成型，内部不存在人为的粘合面，内引力减小、粘合强度高、密实性好、耐电压高；整体为一坚固的结构，大大提高了其承压、抗震性能，其内部的热电阻元件不易断路，提高了产品的稳定性及延长了产品的使用寿命；使用高温高压的模压成型方法，使得产品的厚度、宽度、长度尺寸误差小，并且产品的一致性很好，使得产品在安装时更为容易，工作效率高；同时，能大大缩短大型发电机组的研发和生产周期，持续提高发电机组的性能可靠性，降低制造成本，其可以应用于大型核电机组、大型火电和水电机组上，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明实施例大型发电机组高温高压成型定子温度传感器装入模具中的俯视结构示意图；

图2是本发明实施例大型发电机组高温高压成型定子温度传感器的立体结构示意图；

图3是本发明实施例大型发电机组高温高压成型定子温度传感器的制作方法的流程框图；

图4a和图4b是预浸层、热电阻元件及导线放置的具体操作示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标记：

预浸料10；

第一预浸层11；第二预浸层12；第三预浸层13；

第一通孔110；第二通孔120；

热电阻元件20；导线21；

模具30。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对 于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1、图2所示，本发明提供了一种大型发电机组高温高压成型定子温度传感器，包括绝缘的预浸料10、热电阻元件20及导线21，导线21与热电阻元件20电连接，热电阻元件20及导线21设置在预浸料10中，导线21的一端从预浸料10中伸出，用于与外接的仪表连接测量热电阻元件20的电阻值，进而得到大型发电机组定子的温度值，预浸料10、热电阻元件20及导线21三者为整体一次固化模压成型。采用一次固化模压成型的方法所得到的温度传感器，其内部不存在人为的粘合面，内引力减小、粘合强度高、密实性好、耐压高；整体为一坚固的结构，大大提高了其承压、抗震性能，其内部的热电阻元件20不易断路，提高了产品的稳定性及延长了产品的使用寿命。

具体的，热电阻元件20可以但不仅限于铂电阻，预浸料10整体呈一长方体，导线21的一端从该长方体的预浸料10的面积较小的一个侧壁伸出；预浸料10是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料，其具有较高的力学性能(如弯曲模量与强度、层问剪切强度等)保持率及高温力学性能保持率。

较好的，热电阻元件20与所述导线21沿预浸料10的长度方向水平设置，并且热电阻元件20位于预浸料10的高度方向的中间位置，具体位置要根据设计图纸放置。

在本发明的一实施例中，预浸料10固化成型前包括多层层叠设置的预浸层，也就是说，制作前，预浸料10是由多张预浸层层叠在一起形成的。

更为详细的，部分预浸层设置有适配于热电阻元件20的第一开口，部分设置有第一开口的预浸层设置有适配于导线21的第二开口，多个第一开口、第二开口的侧壁共同形成适配于热电阻和导线21的容置空间，也就是说，同时设置有第一开口和第二开口的预浸层中的第一开口和第二开口是连通的，仅设置有第一开口的多个预浸层形成有适配于热电阻元件20的容置空间。

如图3所示，一种用于上述大型发电机组高温高压成型定子温度传感器的制造方法，包括：

步骤A、制作模具30：按图纸要求设计并制作出合适的模具30，模具30内部的腔室大致呈长方体，使用高温高压的模压成型方法，使得产品的厚度、 宽度、长度尺寸误差小，并且产品的一致性很好，使得产品在安装时更为容易，工作效率高；

步骤B、准备预浸料10：按图纸要求对半固化的预浸料10进行裁切，使裁切后的预浸料10成适配于所述模具30；

步骤C、放置热电阻元件20及导线21：先将热电阻元件20及导线21放置至裁切好的预浸料10中的预定位置，将裁切好的预浸料10放入所述模具30中，具体的，热电阻元件20及导线21沿预浸料10的长度方向放置，并且放置至预浸料10的高度方向的中间位置；

步骤D、固化成型：将所述模具30放置于热压机中加热加压成型，取出所述模具30并进行冷却，再开模取出成品，如此，可以循环上述步骤进行制备下一个温度传感器。

在本发明的一个实施例中，步骤B包括：

步骤B1、根据预成型的温度传感器的尺寸计算出预浸料10的裁切尺寸、重量及预浸层的裁切层数；

步骤B2、根据预放入预浸料10中的热电阻元件20及导线21的尺寸，计算出模具30需要预留的压缩空间，以便于热压机能准确地进行模压，制造出符合尺寸的产品。

更为详细的，步骤B1包括：

步骤B10、按下式计算出总共需要的预浸层层数n：

n＝t/a

其中，n为总共需要的预浸层层数，t为预成型的温度传感器的厚度，a为单层预浸层压缩后的厚度；

步骤B11、按下式计算出需要裁剪出适配于热电阻元件20的裁剪区的预浸层层数n1：

n1＝t1/a

其中，n1为需要裁剪出适配于热电阻元件20的裁剪区的预浸层层数，t1预放置的热电阻元件20的厚度；

步骤B12、按下式计算出需要裁剪出适配于导线21的裁剪区的预浸层层数n2：

n2＝d/a

其中，n2为需要裁剪出适配于导线21的裁剪区的预浸层层数，d为预放置的导线21的直径d，a为单层预浸层压缩后的厚度。

更为详细的，步骤B1还包括：根据预成型的温度传感器的长和宽的尺寸，裁切出与预成型的温度传感器的长度和宽度相等的n层预浸层；在所述n1层预浸层的相同位置裁剪出长度、宽度分别与热电阻元的长度、宽度相等的第一通孔110；在已裁剪好所述第一通孔110的n1层预浸层中选出n2层预浸层，并在所述选出的n2层预浸层上裁剪出长度、宽度分别与导线21的长度、直径相等的第二通孔120。

也就是说，此时的预浸层分为三种，分别为第一预浸层11、第二预浸层12、第三预浸层13：第一预浸层11为中间未被裁剪的预浸层，即无通孔的预浸层，共有n-n1层；第二预浸层12为被裁剪后仅仅形成有适配于热电阻元件20的通孔的预浸层，共有n1-n2层；第三预浸层13为被裁剪后形成同时形成有适配于导线21的通孔及适配于热电阻的通孔的预浸层，即同时具有第一通孔110和第二通孔120，并且两通孔是连通的，共有n2层。

预浸层、热电阻元件及导线21放置的具体操作参照图4a至图4b，将(n-n1)/2层的第一预浸层11层叠水平放置，再层叠放置(n1-n2)/2层的第二预浸层12，再层叠放置n2层第三预浸层13，将热电阻元件20及导线21放置在第二预浸层12与第三预浸层13形成的凹槽内，再层叠放置剩余的第二预浸层12，最后放置剩余的第一预浸层11；也就是说，放置时，位于底部和顶部的第一预浸层11的层数是相等的，分别为(n-n1)/2层，同时，前后两次放置的第二预浸层12的层数也是相等的，分别为(n1-n2)/2层，以保证放置的热电阻元件20和导线21是处于整个预浸层的厚度方向的中间位置。

在本发明的一个优选的实施例中，步骤D包括：

步骤D1、预热：先对准备好的预浸料10进行预热，使预浸料10软化并且使预浸料10与所述热电阻元件20及导线21紧密接触，初步排出预浸料10与热电阻元件20及导线21之间的空气；

步骤D2、保温保压：加大压力充分排出预浸料10中的空气，使预浸料10与所述热电阻元件20及导线21形成一致密的整体结构，此时，三者为一个坚固的三维网状整体结构；

步骤D3、冷却：取出所述模具30，使其快速冷却至50℃以下，再开模 取出制成的成品。

由于采用整体压制成型，热电阻元件20与绝缘的预浸料10形成了一个坚固的有机整体，装入电机后，其抗压、抗振性能显著提高，热电阻元件20中的电阻丝、焊点等不易断路，提高了温度传感器的稳定性，延长了使用寿命。

在本发明的一些实施例中，步骤C之前还包括：对制作好的模具30的内表面擦洗干净，再用脱模剂在模具30的内表面涂抹3至5次。

更为有利的，开模取出产品后，对产品边缘进行毛刺打磨、抛光处理，使产品表面光滑、干净，最后再按设计的标准进行各项参数的检验。

在本发明的一个具体实施例中，步骤D1预热时，采用120℃、1MPa进行预热1至2小时，步骤D2中，是在160～170℃、4MPa的条件下进行加压2至4小时。

综上所述，本发明提供的大型发电机组高温高压成型定子温度传感器，其预浸料、热电阻元件及导线为一次固化模压成型，内部不存在人为的粘合面，内引力减小、粘合强度高、密实性好、耐电压高，可以达到AC5500V，提高了可靠性；整体为一坚固的结构，大大提高了其承压、抗震性能，其内部的热电阻元件不易断路，提高了产品的稳定性及延长了产品的使用寿命；使用高温高压的模压成型方法，使得产品的厚度、宽度、长度尺寸误差小，并且产品的一致性很好，使得产品在安装时更为容易，工作效率高；同时，能大大缩短大型发电机组的研发和生产周期，持续提高发电机组的性能可靠性，降低制造成本，其可以应用于大型核电机组、大型火电和水电机组上，应用前景广阔。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱 离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。